CN111590431B - 用于主动力控径向浮动装置的控制方法、装置及系统 - Google Patents

用于主动力控径向浮动装置的控制方法、装置及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN111590431B
CN111590431B CN202010454799.7A CN202010454799A CN111590431B CN 111590431 B CN111590431 B CN 111590431B CN 202010454799 A CN202010454799 A CN 202010454799A CN 111590431 B CN111590431 B CN 111590431B
Authority
CN
China
Prior art keywords
radial floating
control
pneumatic
radial
assembly
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010454799.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111590431A (zh
Inventor
严思杰
郑志伟
候国超
杨光发
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuxi CRRC Times Intelligent Equipment Research Institute Co Ltd
Original Assignee
Wuxi CRRC Times Intelligent Equipment Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuxi CRRC Times Intelligent Equipment Co Ltd filed Critical Wuxi CRRC Times Intelligent Equipment Co Ltd
Priority to CN202010454799.7A priority Critical patent/CN111590431B/zh
Publication of CN111590431A publication Critical patent/CN111590431A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111590431B publication Critical patent/CN111590431B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B19/00—Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B1/00—Processes of grinding or polishing; Use of auxiliary equipment in connection with such processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B41/00—Component parts such as frames, beds, carriages, headstocks
    • B24B41/007—Weight compensation; Temperature compensation; Vibration damping
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B41/00—Component parts such as frames, beds, carriages, headstocks
    • B24B41/04—Headstocks; Working-spindles; Features relating thereto
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B47/00—Drives or gearings; Equipment therefor
    • B24B47/10—Drives or gearings; Equipment therefor for rotating or reciprocating working-spindles carrying grinding wheels or workpieces
    • B24B47/14—Drives or gearings; Equipment therefor for rotating or reciprocating working-spindles carrying grinding wheels or workpieces by liquid or gas pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B51/00—Arrangements for automatic control of a series of individual steps in grinding a workpiece
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10—Geometric CAD
    • G06F30/17—Mechanical parametric or variational design
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T17/00—Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
    • G06T17/20—Finite element generation, e.g. wire-frame surface description, tesselation

Abstract

本发明涉及自动化设备技术领域，具体公开了一种用于主动力控径向浮动装置的控制方法，主动力控径向浮动装置包括安装法兰盘、连接壳体、气缸集成法兰盘、打磨工具安装法兰盘、径向浮动组件和气动组件，其中，用于主动力控径向浮动装置的控制方法包括：获取待加工零件的表面信息；确定打磨工具法兰盘的位姿，并将待加工零件的表面信息转换成打磨工具法兰盘的位姿姿态；根据打磨工具法兰盘的位姿确定径向浮动组件的伸缩量；根据径向浮动组件的伸缩量确定气动组件的控制系统的输入量。本发明还公开了一种用于主动力控径向浮动装置的控制装置及主动力控径向浮动的控制系统。本发明提供的用于主动力控径向浮动装置的控制方法可以解决被动仿形的滞后性。

Description

用于主动力控径向浮动装置的控制方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及自动化设备技术领域，尤其涉及一种用于主动力控径向浮动装置的控制方法、用于主动力控径向浮动装置的控制装置及主动力控径向浮动的控制系统。
背景技术
在机械加工领域，机器人越来越多的运用在零件加工过程中，通常在对零件进行表面处理时(打磨、抛光)或是搬运环境中，机器人已经有代替人工作业的趋势，由于在打磨或是抛光工序中对工艺要求较高，通常需要打磨工具的法向量与零件待加工表面法向量重合，这个过程需要机器人调节各个关节轴实现，运动传递到打磨工具末端时，误差也随之传递到打磨工具上，打磨质量也随之受到影响。
机器人打磨工具基本上采用轴向恒力浮动，虽然可以保证在轴向力达到恒力控制，但是在打磨复杂曲面时，打磨工具不能径向浮动将导致打磨工具和打磨表面不是完全接触，必然导致打磨工具边缘和工件表面干涉或是造成打磨工具损坏，加工效率和表面精度也不能保证，同时也缺少仿形贴合功能；再者有些打磨工具采用浮动装置，虽然也可以实现仿形贴合功能，但是是被动仿形贴合，被动仿形贴合有一定的滞后性，在复杂曲面或是表面变化率较大时容易出现仿形失效和仿形失真的情况。
在机器人打磨或是机器人搬运过程中，通常是改变机器人轴来达到表面贴合，这样就会造成机器人的一部分轴会迁就表面贴合浪费掉一些作业范围，在贴合表面过程中各个轴会调整一段时间，严重影响工作效率。
发明内容
本发明提供了一种用于主动力控径向浮动装置的控制方法、用于主动力控径向浮动装置的控制装置及主动力控径向浮动的控制系统，解决相关技术中存在的打磨工作效率低且无法实现仿形贴合的问题。
作为本发明的第一个方面，提供一种用于主动力控径向浮动装置的控制方法，所述主动力控径向浮动装置包括安装法兰盘、连接壳体、气缸集成法兰盘、打磨工具安装法兰盘、径向浮动组件和气动组件，所述安装法兰盘和所述气缸集成法兰盘分别设置在所述连接壳体的两端，且通过所述连接壳体连接，所述打磨工具安装法兰盘与所述气缸集成法兰盘连接，所述径向浮动组件位于所述连接壳体内，且与所述气缸集成法兰盘连接，所述气动组件与所述径向浮动组件连接，所述径向浮动组件能够在所述气动组件的控制下带动所述打磨工具安装法兰盘进行径向伸缩，其中，所述用于主动力控径向浮动装置的控制方法包括：
获取待加工零件的表面信息；
确定所述打磨工具法兰盘的位姿，并将所述待加工零件的表面信息转换成所述打磨工具法兰盘的位姿姿态；
根据所述打磨工具法兰盘的位姿确定所述径向浮动组件的伸缩量；
根据所述径向浮动组件的伸缩量确定气动组件的控制系统的输入量。
进一步地，所述获取待加工零件的表面信息，包括：
对待加工零件的点云数据进行数值处理，得到待加工零件的表面信息。
进一步地，所述对待加工零件的点云数据进行数值处理，包括：
提取点云数据中待加工零件的表面数据；
对提取的待加工零件的表面数据进行稀释处理；
根据插值法对待加工零件的表面进行曲面拟合；
将拟合后的曲面划分成网格；
计算每个网格的法向矢量。
进一步地，所述根据所述径向浮动组件的伸缩量确定气动组件的控制系统的输入量，包括：
建立气动组件的控制系统数学模型，并得到控制系统传递函数；
根据所述控制系统传递函数整定控制系统的控制参数；
根据所述径向浮动组件的伸缩量以及所述控制参数确定所述控制系统的输入量。
进一步地，所述径向浮动组件包括至少三个浮动气缸，所述根据所述径向浮动组件的伸缩量确定气动组件的控制系统的输入量，包括：
根据每个所述浮动气缸的初始状态计算每个所述浮动气缸的伸缩量；
根据每个所述浮动气缸的伸缩量确定所述气动组件的控制系统的输入量。
进一步地，所述用于主动力控径向浮动装置的控制方法还包括在所述根据所述径向浮动组件的伸缩量确定气动组件的控制系统的输入量的步骤后进行的：
根据所述气动组件的控制系统的输入量生成所述径向浮动组件的控制信号。
作为本发明的另一个方面，提供一种用于主动力控径向浮动装置的控制装置，其中，包括存储器和处理器，所述存储器和处理器通信连接，所述存储器用于存储计算机指令，所述处理器用于加载并执行所述计算机指令以实现前文所述的用于主动力控径向浮动装置的控制方法。
作为本发明的另一个方面，提供一种主动力控径向浮动的控制系统，其中，包括主动力控径向浮动装置及前文所述的用于主动力控径向浮动装置的控制装置，所述主动力控径向浮动装置包括安装法兰盘、连接壳体、气缸集成法兰盘、打磨工具安装法兰盘、径向浮动组件和气动组件，所述安装法兰盘和所述气缸集成法兰盘分别设置在所述连接壳体的两端，且通过所述连接壳体连接，所述打磨工具安装法兰盘与所述气缸集成法兰盘连接，所述径向浮动组件位于所述连接壳体内，且与所述气缸集成法兰盘连接，所述气动组件与所述径向浮动组件连接，所述用于主动力控径向浮动装置的控制装置与所述气动组件通信连接，所述用于主动力控径向浮动装置的控制装置能够控制所述气动组件的工作，所述径向浮动组件能够在所述气动组件的控制下带动所述打磨工具安装法兰盘进行径向伸缩。
进一步地，所述径向浮动组件包括至少三个浮动气缸，每个所述浮动气缸均固定在气缸集成法兰盘上，每个所述浮动气缸的驱动端穿过所述气缸集成法兰盘后均连接触头，每个所述浮动气缸均连接所述气动组件。
进一步地，所述气动组件包括气动穿板接头、气动快速接头和电气比例阀，所述气动穿板接头设置在连接壳体的侧壁，所述气动快速接头连接所述浮动气缸，所述气动穿板接头通过输气管路连接所述电气比例阀的进气端，所述气动快速接头通过输气管路连接电气比例阀的出气端，所述电气比例阀与所述用于主动力控径向浮动装置的控制装置通信连接。
本发明提供的用于主动力控径向浮动装置的控制方法，在控制打磨工具对待加工零件进行打磨过程中，由于是主动获取待加工零件的表面信息从而得到对气动组件的控制，这种主动的贴合方式，可以大大提升实际打磨环境的准确性，另外采用闭环位置控制的方式也提高了仿形的精确度，解决了被动仿形的滞后性，有效解决了复杂曲面打磨过程中的仿形失效和仿形失真的情况。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。
图1为本发明提供的主动力控径向浮动装置的结构示意图。
图2为本发明提供的用于主动力控径向浮动装置的控制方法的流程图。
图3a为本发明提供的整体点云图。
图3b为本发明提供的局部点云图。
图3c为本发明提供的插值曲面拟合图。
图3d为本发明提供的网格点法矢量图。
图4为本发明提供的位姿转换示意图。
图5为本发明提供的阶跃信号反馈图。
图6为本发明提供的正弦波信号反馈图。
图7为本发明提供的主动力控径向浮动的控制系统的控制流程图。
图8为本发明提供的反馈控制原理图。
图9为本发明提供的主动力控径向浮动装置的剖视图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为了使本领域技术人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包括，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本实施例中提供了一种用于主动力控径向浮动装置的控制方法，如图1所示，所述主动力控径向浮动装置包括安装法兰盘1、连接壳体2、气缸集成法兰盘6、打磨工具安装法兰盘8、径向浮动组件和气动组件，所述安装法兰盘1和所述气缸集成法兰盘6分别设置在所述连接壳体2的两端，且通过所述连接壳体2连接，所述打磨工具安装法兰盘8与所述气缸集成法兰盘6连接，所述径向浮动组件位于所述连接壳体2内，且与所述气缸集成法兰盘6连接，所述气动组件与所述径向浮动组件连接，所述径向浮动组件能够在所述气动组件的控制下带动所述打磨工具安装法兰盘8进行径向伸缩，其中，如图2所示，所述用于主动力控径向浮动装置的控制方法包括：
S110、获取待加工零件的表面信息；
S120、确定所述打磨工具法兰盘的位姿，并将所述待加工零件的表面信息转换成所述打磨工具法兰盘的位姿姿态；
S130、根据所述打磨工具法兰盘的位姿确定所述径向浮动组件的伸缩量；
S140、根据所述径向浮动组件的伸缩量确定气动组件的控制系统的输入量。
本发明实施例提供的用于主动力控径向浮动装置的控制方法，在控制打磨工具对待加工零件进行打磨过程中，由于是主动获取待加工零件的表面信息从而得到对气动组件的控制，这种主动的贴合方式，可以大大提升实际打磨环境的准确性，另外采用闭环位置控制的方式也提高了仿形的精确度，解决了被动仿形的滞后性，有效解决了复杂曲面打磨过程中的仿形失效和仿形失真的情况。
应当理解的是，所述打磨工具安装法兰盘8用于安装打磨工具。
具体地，所述获取待加工零件的表面信息，包括：
对待加工零件的点云数据进行数值处理，得到待加工零件的表面信息。
进一步具体地，所述对待加工零件的点云数据进行数值处理，包括：
提取点云数据中待加工零件的表面数据；
对提取的待加工零件的表面数据进行稀释处理；
根据插值法对待加工零件的表面进行曲面拟合；
将拟合后的曲面划分成网格；
计算每个网格的法向矢量。
可以理解的是，将采集的待加工零件点云数据进行数值处理，获取零件表面信息。提取零件的待加工表面数据进行数据稀释10倍，插值法进行曲面拟合，将曲面划分为(max(x)-min(x))×(max(y)-min(y))的网格。求取网格点上的法向矢量，并将矢量储存在矩阵[Nx,Ny,Nz]中。
如图3a至图3d所示，分别为部点云图、插值曲面拟合、网格点法矢量。
确定打磨工具法兰盘位姿，经过矩阵变换将提取的表面信息转换成打磨工具法兰盘的位姿姿态。
其中，所述变换矩阵为：
MR＝R(y,90°-β)·R(z,α)，
Figure BDA0002508952480000051
具体地，所述根据所述径向浮动组件的伸缩量确定气动组件的控制系统的输入量，包括：
建立气动组件的控制系统数学模型，并得到控制系统传递函数；
根据所述控制系统传递函数整定控制系统的控制参数；
根据所述径向浮动组件的伸缩量以及所述控制参数确定所述控制系统的输入量。
具体地，所述径向浮动组件包括至少三个浮动气缸，所述根据所述径向浮动组件的伸缩量确定气动组件的控制系统的输入量，包括：
根据每个所述浮动气缸的初始状态计算每个所述浮动气缸的伸缩量；
根据每个所述浮动气缸的伸缩量确定所述气动组件的控制系统的输入量。
在本发明实施例中，以径向浮动组件包括六个浮动气缸为例进行说明。
如图4所示，将x′y′z′坐标轴旋转至xyz坐标轴，分别求出x′y′z′坐标轴对应的(x1′,y1′,z1′),(x2′,y2′,z2′),(x3′,y3′,z3′),(x4′,y4′,z4′),(x5′,y5′,z5′),(x6′,y6′,z6′),和xyz坐标轴对应的(x1,y1,z1),(x2,y2,z2)，(x3,y3,z3)，(x4,y4,z4)，(x5,y5,z5)，(x6,y6,z6)。
即
Figure BDA0002508952480000052
同理可以求得其余五个坐标值，所以可以确定打磨工具法兰盘的位姿。
根据上述打磨工具法兰盘位姿，确定六个微型气缸的伸缩量Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6。在此实施例中主要是控制z方向浮动气缸活塞杆的伸长量和缩短量来达到主动径向贴合。所以这里只需要关注z轴坐标值的变化，上式计算中是由x′y′z′坐标轴旋转至xyz坐标轴，而实际工程中是相反的，初始状态是xyz坐标轴，所以z轴值的变化量应该取相反数。
需要说明的是，建立气动组件的控制系统数学模型，得到系统传递函数G(S)。具体可以包括，在仿形贴合过程中通过电气比例阀快速响应实现对气缸的位置控制，最终可与得到输入电压Ue与气缸位移Z的传递函数如下：
Figure BDA0002508952480000061
根据系统传递函数G(S)，整定PID参数。
例如，可以在matlab/simulink模块中仿真控制系统。试凑法得到系统的最佳参数为：P＝2.7I＝11D＝0.05。
如图5所示，当输入为正弦波信号，P＝2.7I＝11D＝0.05时的信号图。
如图6所示，当输入为阶跃信号，P＝2.7I＝11D＝0.05时的信号图。
如图7和图8所示，根据前述的六个浮动气缸的伸缩量确定PID控制器的输入量(PosTarget)具体可以包括如下：
设微型气缸初始状态活塞杆伸出了50％的的状态；
缸的伸缩量范围定义在0～1，求取每个气缸的伸缩量，即为PID控制器的输入量(PosTarget)。
具体地，所述用于主动力控径向浮动装置的控制方法还包括在所述根据所述径向浮动组件的伸缩量确定气动组件的控制系统的输入量的步骤后进行的：
根据所述气动组件的控制系统的输入量生成所述径向浮动组件的控制信号。
可以理解的是，根据PID控制器的输入量，实现主动力控径向浮动装置的闭环控制。
对六个PID回路的参数初始化处理；
对六个缸模拟量输入值进行处理并将其存入回路表；
将PID控制回路输出量整定后通过模拟量端口输出。
作为本发明的另一实施例，提供一种用于主动力控径向浮动装置的控制装置，其中，包括存储器和处理器，所述存储器和处理器通信连接，所述存储器用于存储计算机指令，所述处理器用于加载并执行所述计算机指令以实现前文所述的用于主动力控径向浮动装置的控制方法。
作为本发明的另一实施例，提供一种主动力控径向浮动的控制系统，其中，如图1所示，包括主动力控径向浮动装置及前文所述的用于主动力控径向浮动装置的控制装置，所述主动力控径向浮动装置包括安装法兰盘1、连接壳体2、气缸集成法兰盘6、打磨工具安装法兰盘8、径向浮动组件和气动组件，所述安装法兰盘1和所述气缸集成法兰盘6分别设置在所述连接壳体2的两端，且通过所述连接壳体2连接，所述打磨工具安装法兰盘8与所述气缸集成法兰盘6连接，所述径向浮动组件位于所述连接壳体2内，且与所述气缸集成法兰盘6连接，所述气动组件与所述径向浮动组件连接，所述用于主动力控径向浮动装置的控制装置与所述气动组件通信连接，所述用于主动力控径向浮动装置的控制装置能够控制所述气动组件的工作，所述径向浮动组件能够在所述气动组件的控制下带动所述打磨工具安装法兰盘8进行径向伸缩。
本发明实施例提供的主动力控径向浮动的控制系统，采用前文的用于主动力控径向浮动装置的控制装置，在控制打磨工具对待加工零件进行打磨过程中，由于是主动获取待加工零件的表面信息从而得到对气动组件的控制，这种主动的贴合方式，可以大大提升实际打磨环境的准确性，另外采用闭环位置控制的方式也提高了仿形的精确度，解决了被动仿形的滞后性，有效解决了复杂曲面打磨过程中的仿形失效和仿形失真的情况。
需要说明的是，所述打磨工具安装法兰盘8上通过螺栓连接轴承外圈10，轴承外圈10内滚动连接轴承内圈9，轴承外圈10和轴承内圈9的接触端面为球形端面。使用时，安装法兰盘1用于整个装置的安装连接，所述打磨工具安装法兰盘8用于打磨工具的安装连接。
如图9所示，轴承内圈9中心设有中心螺栓14，中心螺栓14穿过轴承内圈9和轴承外圈10后通过螺纹连接气缸集成法兰盘6。所述中心螺栓14上套装套筒11，套筒11上下端分别接触气缸集成法兰盘6和轴承内圈9。所述轴承外圈10侧壁上设有止动销13，止动销13前端顶紧轴承内圈9，止动销13用于限制轴承内圈9单方向转动。
气缸集成法兰盘6上设有加速度传感器12，加速度传感器12用于惯性力补偿和重力补偿。
具体地，所述径向浮动组件包括至少三个浮动气缸5，每个所述浮动气缸5均固定在气缸集成法兰盘6上，每个所述浮动气缸5的驱动端穿过所述气缸集成法兰盘6后均连接触头7，每个所述浮动气缸5均连接所述气动组件。
进一步具体地，所述气动组件包括气动穿板接头3、气动快速接头4和电气比例阀(图1中未示出)，所述气动穿板接头3设置在连接壳体2的侧壁，所述气动快速接头4连接所述浮动气缸5，所述气动穿板接头3通过输气管路连接所述电气比例阀的进气端，所述气动快速接头4通过输气管路连接电气比例阀的出气端，所述电气比例阀与所述用于主动力控径向浮动装置的控制装置通信连接。
可以理解的是，所述电气比例阀与所述用于主动力控径向浮动装置的控制装置连接，能够选择配备多种通信方式，打磨工具通过PLC或机器人实时控制。
工作时，用于主动力控径向浮动装置的控制装置控制外部气源通过气动穿板接头进入电气比例阀，再经过电气比例阀进入气动快速接头中，电气比例阀调定值根据PLC或机器人实时控制，然后气体流入气动快接头，再流入浮动气缸。因为气体只经过一个电气比例阀，所以此时多个浮动气缸中的压强都相等，达到单一径向力的控制效果，通过加速度传感器，进行惯性力和重力的实时补偿。
综上，本发明实施例提供的主动力控径向浮动的控制系统，不仅可以实现机器人在打磨过程中的主动的仿形贴合，而且采用逆向工程的思想，大大提升了在实际打磨环境的准确性，采用闭环位置控制的方式也提高了仿形的精确度，解决了被动仿形的滞后性，有效解决了在复杂曲面打磨过程中的仿形失效和仿形失真情况。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于主动力控径向浮动装置的控制方法，所述主动力控径向浮动装置包括安装法兰盘、连接壳体、气缸集成法兰盘、打磨工具安装法兰盘、径向浮动组件和气动组件，所述安装法兰盘和所述气缸集成法兰盘分别设置在所述连接壳体的两端，且通过所述连接壳体连接，所述打磨工具安装法兰盘与所述气缸集成法兰盘连接，所述径向浮动组件位于所述连接壳体内，且与所述气缸集成法兰盘连接，所述气动组件与所述径向浮动组件连接，所述径向浮动组件能够在所述气动组件的控制下带动所述打磨工具安装法兰盘进行径向伸缩，其特征在于，所述用于主动力控径向浮动装置的控制方法包括：
获取待加工零件的表面信息；
确定所述打磨工具安装法兰盘的位姿，并将所述待加工零件的表面信息转换成所述打磨工具安装法兰盘的位姿姿态；
根据所述打磨工具安装法兰盘的位姿确定所述径向浮动组件的伸缩量；
根据所述径向浮动组件的伸缩量确定气动组件的控制系统的输入量。
2.根据权利要求1所述的用于主动力控径向浮动装置的控制方法，其特征在于，所述获取待加工零件的表面信息，包括：
对待加工零件的点云数据进行数值处理，得到待加工零件的表面信息。
3.根据权利要求2所述的用于主动力控径向浮动装置的控制方法，其特征在于，所述对待加工零件的点云数据进行数值处理，包括：
提取点云数据中待加工零件的表面数据；
对提取的待加工零件的表面数据进行稀释处理；
根据插值法对待加工零件的表面进行曲面拟合；
将拟合后的曲面划分成网格；
计算每个网格的法向矢量。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的用于主动力控径向浮动装置的控制方法，其特征在于，所述根据所述径向浮动组件的伸缩量确定气动组件的控制系统的输入量，包括：
建立气动组件的控制系统数学模型，并得到控制系统传递函数；
根据所述控制系统传递函数整定控制系统的控制参数；
根据所述径向浮动组件的伸缩量以及所述控制参数确定所述控制系统的输入量。
5.根据权利要求4所述的用于主动力控径向浮动装置的控制方法，其特征在于，所述径向浮动组件包括至少三个浮动气缸，所述根据所述径向浮动组件的伸缩量确定气动组件的控制系统的输入量，包括：
根据每个所述浮动气缸的初始状态计算每个所述浮动气缸的伸缩量；
根据每个所述浮动气缸的伸缩量确定所述气动组件的控制系统的输入量。
6.根据权利要求1至3中任意一项所述的用于主动力控径向浮动装置的控制方法，其特征在于，所述用于主动力控径向浮动装置的控制方法还包括在所述根据所述径向浮动组件的伸缩量确定气动组件的控制系统的输入量的步骤后进行的：
根据所述气动组件的控制系统的输入量生成所述径向浮动组件的控制信号。
7.一种用于主动力控径向浮动装置的控制装置，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器和处理器通信连接，所述存储器用于存储计算机指令，所述处理器用于加载并执行所述计算机指令以实现权利要求1至6中任意一项所述的用于主动力控径向浮动装置的控制方法。
8.一种主动力控径向浮动的控制系统，其特征在于，包括主动力控径向浮动装置及权利要求7所述的用于主动力控径向浮动装置的控制装置，所述主动力控径向浮动装置包括安装法兰盘、连接壳体、气缸集成法兰盘、打磨工具安装法兰盘、径向浮动组件和气动组件，所述安装法兰盘和所述气缸集成法兰盘分别设置在所述连接壳体的两端，且通过所述连接壳体连接，所述打磨工具安装法兰盘与所述气缸集成法兰盘连接，所述径向浮动组件位于所述连接壳体内，且与所述气缸集成法兰盘连接，所述气动组件与所述径向浮动组件连接，所述用于主动力控径向浮动装置的控制装置与所述气动组件通信连接，所述用于主动力控径向浮动装置的控制装置能够控制所述气动组件的工作，所述径向浮动组件能够在所述气动组件的控制下带动所述打磨工具安装法兰盘进行径向伸缩。
9.根据权利要求8所述的主动力控径向浮动的控制系统，其特征在于，所述径向浮动组件包括至少三个浮动气缸，每个所述浮动气缸均固定在气缸集成法兰盘上，每个所述浮动气缸的驱动端穿过所述气缸集成法兰盘后均连接触头，每个所述浮动气缸均连接所述气动组件。
10.根据权利要求9所述的主动力控径向浮动的控制系统，其特征在于，所述气动组件包括气动穿板接头、气动快速接头和电气比例阀，所述气动穿板接头设置在连接壳体的侧壁，所述气动快速接头连接所述浮动气缸，所述气动穿板接头通过输气管路连接所述电气比例阀的进气端，所述气动快速接头通过输气管路连接电气比例阀的出气端，所述电气比例阀与所述用于主动力控径向浮动装置的控制装置通信连接。
CN202010454799.7A 2020-05-26 2020-05-26 用于主动力控径向浮动装置的控制方法、装置及系统 Active CN111590431B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010454799.7A CN111590431B (zh) 2020-05-26 2020-05-26 用于主动力控径向浮动装置的控制方法、装置及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010454799.7A CN111590431B (zh) 2020-05-26 2020-05-26 用于主动力控径向浮动装置的控制方法、装置及系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111590431A CN111590431A (zh) 2020-08-28
CN111590431B true CN111590431B (zh) 2021-03-09

Family

ID=72179385

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010454799.7A Active CN111590431B (zh) 2020-05-26 2020-05-26 用于主动力控径向浮动装置的控制方法、装置及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111590431B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113787407A (zh) * 2021-11-17 2021-12-14 江苏北人智能制造科技股份有限公司 浮动式加工刀具连接装置
CN115139224A (zh) * 2022-06-17 2022-10-04 中国第一汽车股份有限公司 一种基于simulink的四轴工具控制方法
CN115771086A (zh) * 2022-11-15 2023-03-10 重庆大学 一种万向浮动打磨机构

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110355687A (zh) * 2019-07-04 2019-10-22 无锡中车时代智能装备有限公司 机器人用电动端面打磨工具
CN210335537U (zh) * 2019-07-04 2020-04-17 无锡中车时代智能装备有限公司 一种主动力控径向浮动装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110355687A (zh) * 2019-07-04 2019-10-22 无锡中车时代智能装备有限公司 机器人用电动端面打磨工具
CN210335537U (zh) * 2019-07-04 2020-04-17 无锡中车时代智能装备有限公司 一种主动力控径向浮动装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN111590431A (zh) 2020-08-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111590431B (zh) 用于主动力控径向浮动装置的控制方法、装置及系统
CN110161850B (zh) 一种工业机器人变参数刚度辨识与建模方法
CN110193829B (zh) 一种耦合运动学与刚度参数辨识的机器人精度控制方法
CN111618857B (zh) 一种机械臂的多负载自适应重力补偿方法
Korayem et al. Path planning algorithm in wheeled mobile manipulators based on motion of arms
CN110561237B (zh) 一种结合主被动力控制的机器人砂带磨削方法及系统
Lee et al. A robust trajectory tracking control of a polishing robot system based on CAM data
CN110315396B (zh) 一种基于大数据的工业机器人恒力磨抛方法
Zhu et al. Integrated direct/indirect adaptive robust posture trajectory tracking control of a parallel manipulator driven by pneumatic muscles
JP6418483B2 (ja) 加工軌道生成装置と方法
CN109634111B (zh) 一种高速重载机器人动态变形计算方法
CN112847306B (zh) 六轴机器人的速度逆解方法和六轴机器人
CN112847305B (zh) 六轴机器人的位置逆解方法和六轴机器人
CN114880888B (zh) 多旋转关节机器人末端效应器位姿相关动力学的预测方法
CN113189950B (zh) 用于大型弱刚性结构件装配的双机器人协同柔顺装调方法
CN111300432A (zh) 一种工业机器人六维刚度误差补偿系统及其补偿方法
CN109318120A (zh) 一种恒力打磨抛光头机构
Damaren On the dynamics and control of flexible multibody systems with closed loops
CN112659120A (zh) 一种液压作业机械臂的主从遥操作及力反馈控制方法
CN115723137A (zh) 一种基于平面恒定力的柔顺任务控制方法
JP6390832B2 (ja) 加工軌道生成装置と方法
CN109366486A (zh) 柔性机器人逆运动学求解方法、系统、设备、存储介质
Liu et al. A novel end-effector for robotic compliant polishing
Robertsson et al. Implementation of industrial robot force control case study: High power stub grinding and deburring
CN112847307B (zh) 六轴机器人的反力逆解方法和六轴机器人

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: 2 Qingyan Road, Huishan Economic Development Zone, Wuxi City, Jiangsu Province

Patentee after: Wuxi CRRC times Intelligent Equipment Research Institute Co.,Ltd.

Address before: 2 Qingyan Road, Huishan Economic Development Zone, Wuxi City, Jiangsu Province

Patentee before: WUXI CRRC TIMES INTELLIGENT EQUIPMENT CO.,LTD.

CP01 Change in the name or title of a patent holder